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title: 使用启动引导令牌（Bootstrap Tokens）认证
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## 概述

启动引导令牌是一种简单的持有者令牌（Bearer Token），这种令牌是在新建集群或者在现有集群中添加新节点时使用的。
它被设计成能够支持 [`kubeadm`](/docs/admin/kubeadm/)，但是也可以被用在其他的案例中以便用户在
不使用 `kubeadm` 的情况下启动集群。它也被设计成可以通过 RBAC 策略，结合 [Kubelet TLS
Bootstrapping](/docs/admin/kubelet-tls-bootstrapping/) 系统进行工作。

启动引导令牌被定义成一个特定类型的 secrets(`bootstrap.kubernetes.io/token`)，并存在于
`kube-system` 命名空间中。然后这些 secrets 会被 API 服务器上的启动引导的认证器读取。
控制器管理器中的控制器TokenCleaner能够删除过期的令牌。在节点发现的过程中Kubernetes会使用特殊的ConfigMap对象。
控制器管理器中的BootstrapSigner控制器也会使用启动引导令牌为这类对象生成签名信息。

目前，启动引导令牌处于 **alpha** 阶段，但是预期也不会有大的突破性变化。

## 令牌格式

启动引导令牌使用 `abcdef.0123456789abcdef` 的形式。
更加规范地说，它们必须符合正则表达式 `[a-z0-9]{6}\.[a-z0-9]{16}`。

令牌的第一部分是 "Token ID" ，它是公共信息。用于引用某个令牌，并确保不会泄露认证所使用的秘密信息。
第二部分是 "令牌秘密（Token Secret）"，它应该被共享给收信的第三方。

## 启用启动引导令牌

所有与启动引导令牌相关的特性在 Kubernetes v1.6 版本中默认都是禁用的。

你可以在 API 服务器上通过 `--enable-bootstrap-token-auth` 参数启用启动引导令牌。
你可以设置控制管理器的 `--controllers` 参数来启用启动引导令牌相关的控制器，例如 `--controllers=*,tokencleaner,bootstrapsigner` 。
在使用 `kubeadm` 时，这是自动完成的。

HTTPS 调用中的令牌是这样使用的：

```http
Authorization: Bearer 07401b.f395accd246ae52d
```

## 启动引导令牌的密文格式

每个合法的令牌背后对应着 `kube-system` 命名空间中的某个 Secret 对象。
你可以从 [这里](https://git.k8s.io/community/contributors/design-proposals/bootstrap-discovery.md) 找到完整设计文档。

这是 secret 看起来的样子。注意，`base64(string)` 表示应该通过 base64 对值进行编码。
这里使用的是未解码的版本以便于阅读。

```yaml
apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
  name: bootstrap-token-07401b
  namespace: kube-system
type: bootstrap.kubernetes.io/token
data:
  description: base64(The default bootstrap token generated by 'kubeadm init'.)
  token-id: base64(07401b)
  token-secret: base64(f395accd246ae52d)
  expiration: base64(2017-03-10T03:22:11Z)
  usage-bootstrap-authentication: base64(true)
  usage-bootstrap-signing: base64(true)
```

secret 的类型必须是 `bootstrap.kubernetes.io/token` ，而且名字必须是 `bootstrap-token-<token id>`。
`description` 是人类可读的描述，而不应该是机器可读的信息。令牌 ID 和 Secret 是包含在数据字典中的。

`usage-bootstrap-*` 成员表示这个 secret 的用途。启用时，值必须设置为 `true`。

`usage-bootstrap-authentication` 表示令牌可以用于 API 服务器的认证。认证器会以
`system:bootstrap:<Token ID>` 认证。它被包含在 `system:bootstrappers` 组中。
命名和组是故意受限制的，以防止用户在启动引导后再使用这些令牌。

`usage-bootstrap-signing` 表示令牌应该被用于 `cluster-info` ConfigMap 的签名，就像下面描述的那样。

`expiration` 数据成员显示了令牌在失效后到现在的时间。这是遵循 RFC3339 进行编码的 UTC 时间。
TokenCleaner 控制器会删除过期的令牌。

## 使用 `kubeadm` 管理令牌

你可以使用 `kubeadm` 工具管理正在运行集群的令牌。它会从 `kubeadm` 创建的集群(`/etc/kubernetes/admin.conf`)
自动抓取默认管理员密码。你可以通过参数 `--kubeconfig` 对下面命令指定一个另外的 kubeconfig 文件抓取密码。

* `kubeadm token list` 列举了令牌，同时显示了它们的过期时间和用途。
* `kubeadm token create` 创建一个新令牌。
    * `--description` 设置新令牌的描述。
    * `--ttl duration` 设置令牌从 "现在" 起到过期时间的差值。
      默认是 0 ，也就是不过期。
    * `--usages` 设置令牌被使用的方式。默认是 `signing,authentication`。用途在上面已经描述。
* `kubeadm token delete <token id>|<token id>.<token secret>` 删除令牌。
  令牌可以只用 ID 来确认，也可以用整个令牌的值。如果只用 ID 的情况下，密文不匹配的令牌也会被删除。

### ConfigMap签名

除了认证之外，令牌可以用于签名 ConfigMap。这在集群启动过程的早期，在客户端信任 API 服务器之前被使用。
被签名的 ConfigMap 可以通过共享令牌被认证。

被签名的 ConfigMap 是 `cluster-info`，存在于 `kube-public` 命名空间中。
典型的工作流中，客户端在未经认证和忽略 TLS 报错的状态下读取这个 ConfigMap。
通过 ConfigMap 中嵌入的签名校验 ConfigMap 的载荷。

ConfigMap 会是这个样子的：

```yaml
apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: cluster-info
  namespace: kube-public
data:
  jws-kubeconfig-07401b: eyJhbGciOiJIUzI1NiIsImtpZCI6IjA3NDAxYiJ9..tYEfbo6zDNo40MQE07aZcQX2m3EB2rO3NuXtxVMYm9U
  kubeconfig: |
    apiVersion: v1
    clusters:
    - cluster:
        certificate-authority-data: <really long certificate data>
        server: https://10.138.0.2:6443
      name: ""
    contexts: []
    current-context: ""
    kind: Config
    preferences: {}
    users: []
```

ConfigMap 的 `kubeconfig` 成员是一个填好了集群信息的配置文件。
这里主要交换的信息是 `certificate-authority-data`。在将来可能会有扩展。

签名是一个 JWS 签名，使用了 "detached" 模式。为了检验签名，用户应该按照 JWS 规则
(base64 编码而忽略结尾的 `=`)对 `kubeconfig` 的载荷进行编码。完成编码的载荷会被通过插入 JWS 并存在于两个点的中间
，用于形成一个完整的 JWS。可以使用令牌的完整信息（比如 `07401b.f395accd246ae52d`）作为共享密钥，
通过 `HS256` 方式 (HMAC-SHA256) 对 JWS 进行校验。 用户 _必须_ 确保使用了 HS256。
